基于聲學仿真的聲學法砝碼體積測量裝置輸入參數的確定

韓 志, 王 健

(1. 中國計量大學 計量測試工程學院, 浙江 杭州 310018; 2. 中國計量科學研究院, 北京 100029)

1 引 言

質量量值傳遞過程中需要進行空氣浮力修正。而物體所受的空氣浮力是由空氣密度和物體的體積決定的。在進行高準確度質量測量時,需對被測物體的體積進行準確測量[1]。常規實驗室體積測量方法為基于阿基米德原理的液體靜力法,它把被測物浸沒在純水中,測量排開液體的質量,再除以純水的密度得到被測物體的體積。然而,該方法需要被測物體長時間浸沒在液體中,物體表面的吸附作用會對被測物體造成污染,影響質量值的穩定性,同時,液體靜力法無法對具有調整腔的砝碼進行體積測量[2,3]。針對上述方法存在的缺陷,文獻[4～6]介紹的聲學法體積測量計可實現砝碼體積的非接觸測量,該裝置有大、中、小3個測量腔體,能用于質量范圍為1 g～10 kg的砝碼的體積測量。對1 g～10 kg砝碼,體積測量相對擴展不確定度小于8×10-4。然而,該聲學法體積測量計中聲源驅動信號的選取僅依據多次實驗得到的經驗值40 Hz、100 mV,并未進行聲源驅動信號幅值和頻率選取的理論分析,由于不同腔體的材料性能和尺寸的差異,對于一個新的腔體,上述經驗值將不再適用,而通過多次實驗獲取最佳的驅動信號耗時費力。為提高聲學法砝碼體積測量精度,清華大學汽車工程系對聲學腔體的旁通孔高度、直徑、傳聲器放置位置等參數進行了分析,給出了合理的腔體設計尺寸[7]。然而,在……